Building Science Corporation

EIFS en stucwerk

Exterior Insulation and Finish Systems (EIFS) zijn een relatief nieuw gevelbekledingsysteem dat een afwerking combineert met een laag buitenisolatie. De afwerking bestaat uit polymere (organische) gebonden aggregaat en cement versterkt met een glas gaas. Stucwerk is een bekleding gemaakt van anorganisch cement (Portland cement en/of kalk) gebonden zand of aarde gebruikt voor duizenden jaren. Hoewel deze twee bekledingen er hetzelfde uitzien, presteren ze heel anders.,

problemen

EIF ‘ s werden zeer populair in de jaren 1980 en ervoer een aanzienlijk aantal ernstige mislukkingen, bijna allemaal gerelateerd aan het binnendringen van regen. Vroege EIF ‘ s gebruikten een face-sealingbenadering (later gedefinieerd). Aan de voorzijde afgedichte buitenisolatie – en afwerkingssystemen (EIFS) zijn inherent defect en ongeschikt voor gebruik als buitenbekledingssysteem wanneer vochtgevoelige onderdelen worden gebruikt zonder voorzieningen voor drainage of op locaties en samenstellingen zonder adequate droging. De meeste EIF ‘ s uit het verleden waren afgedichte systemen die per definitie niet voorzien in drainage., Het typische systeem bevat ook vochtgevoelige materialen. Specifiek worden de volgende vochtgevoelige componenten gebruikt: exterieur gipsplaat, oriented strand board (OSB) of multiplex mantel, metaal of hout studs, glasvezel holte isolatie en interieur gipsplaat mantel (Figuur 2).
uitgelekte EIF ‘ s verschillen aanzienlijk van afgedichte systemen in die zin dat zij per definitie een voorziening voor drainage hebben (Figuur 3). In tegenstelling tot perfect barrièresystemen die aan de voorzijde zijn afgedicht, kunnen dergelijke systemen met succes worden gebruikt als buitenbekledingssysteem in vrijwel alle klimaten en belichtingen., Afvoerbare EIF ‘ s zijn niet onderworpen aan dezelfde gebruiksbeperkingen als aan de voorzijde afgedichte of barrièresystemen. In feite behoren afvoerbare EIFS tot de meest robuuste en geavanceerde vochtreguleringsassemblages die beschikbaar zijn.,

Figuur 2: Face-verzegelde EIFS Montage

Effect van Klimaat

Het exterieur en interieur van de klimaten in veel regio ‘ s in Noord-Amerika beperkt drogen mogelijkheden door te hoge relatieve luchtvochtigheid in te zien gedurende het jaar., Dit is vooral een probleem in warm-vochtige en gemengde-vochtige klimaten. Dit beperkte droogpotentieel zorgt voor onvoldoende droging voor EIF ‘ s waar vochtgevoelige componenten worden gebruikt zonder voorzieningen voor drainage. Naar binnen drogen wordt in wezen geëlimineerd door de installatie van binnen damp barrières of ondoordringbare interieur afwerkingen zoals vinyl wandbekleding.

vochtschade is in wezen een kwestie van snelheid. Wanneer de bevochtigingssnelheid groter is dan de droogsnelheid, vindt accumulatie plaats., Wanneer de hoeveelheid opgehoopt vocht de veilige of aanvaardbare opslagcapaciteit van een materiaal overschrijdt, treedt verslechtering op. De typische vochtschade in een EIFS-assemblage is verslechtering door schimmel, houtbederf schimmels en corrosie die leidt tot verval, verlies van sterkte en verkleuring. De onderdelen die voornamelijk worden beïnvloed zijn de binnen-en buitenkant gipsplaten, de metalen of houten noppen en de glasvezel holte isolatie. Minder getroffen zijn de EIFS lamina en afdichtingsmiddelen.,

de mate van bevochtiging van een bouwconstructie is afhankelijk van de blootstelling, het ontwerp, de constructie en de werking/het onderhoud. De snelheid van het drogen van een gebouw is een functie van dezelfde parameters.

het belangrijkste bevochtigingsmechanisme voor EIFS-systemen is regen. Net als alle bekledingssystemen zijn EIFS gevoelig voor de frequentie en ernst van regen. De hoeveelheid neerslag op een oppervlak bepaalt het type aanpak dat nodig is om regen te beheersen. Figuur 4 is een kaart van de jaarlijkse regenval voor Noord-Amerika., Deze kaart definieert vier blootgestelde regengebieden op basis van jaarlijkse regenval op een horizontaal oppervlak: extreem, hoog, matig en laag. De regen die door muren moet worden beheerst is regen op een verticaal oppervlak. De hoeveelheid regen die daadwerkelijk op een muur wordt afgezet, kan in een bepaalde klimaatzone dramatisch variëren (met een factor tien), afhankelijk van hoogte, blootstelling, overhangen en oppervlaktedetails. Kortom, het klimaat en de architectuur bepalen de hoeveelheid blootstelling aan regen. Voor alle behalve de laagste blootstellingen (bijv.,, de muur van een gebouw van een verdieping met een wrap rond veranda) gezicht-verzegeld benaderd kan niet worden aanbevolen.

Foto 1: architectonische details zoals overhangen, balkons en railverbindingen dragen bij aan de hoeveelheid regen die in of op een muur wordt afgezet.

Figuur 4: Regenvalkaart van Noord-Amerika

Regenbeheersingsstrategieën

Er zijn drie brede typen regenbeheersingsstrategieën beschikbaar voor gebouwbehuizingen (zie ook BSD-013: Regenbeheersingsstrategieën in gebouwen).,

• waterbeheer:
  • opslag of reservoir
  • uitgelekte
• perfecte barrière

het reservoir of de opslagbenadering wordt traditioneel gebruikt bij zware, massieve, vaste samenstellingen van niet-watergevoelige materialen zoals steen, baksteen, metselwerk en betonconstructies. De gedraineerde aanpak wordt traditioneel gebruikt met lichte, holle, watergevoelige constructie zoals houten frame, vliesgevel en stalen framestructuren. De perfecte barrièrebenadering is toegepast op in de fabriek gebouwde units, gordijnwanden en sommige EIF ‘ s.,

bij de opslagbenadering wordt ervan uitgegaan dat wat regenwater door het bekledingssysteem in het wandassemblage terechtkomt. In het algemeen wordt dit regenwater opgeslagen in de massa van de wandmontage tot het drogen door diffusie, capillariteit en luchtstroom optreedt naar buiten of binnen. De barrièrebenadering berust op waterbestendige materialen, een aanzienlijk reservoir of opslagcapaciteit en een balans tussen bevochtigingspotentieel en droogpotentiaal. Historisch gezien is dit de oudste technologie die wordt gebruikt voor regenbeheersing.,

bij de uitlekbenadering wordt er ook van uitgegaan dat er wat regenwater door de bekleding of het oppervlak van de wand komt. Echter, het grootste deel van dit regenwater wordt afgevoerd terug naar de buitenkant. Achter de buitenbekleding is een drainagevlak geïnstalleerd om deze drainage te vergemakkelijken. Dit drainagevlak vereist een drainage ruimte( luchtspleet), knipperingen, en scheuropeningen om te functioneren. De afvoerruimte, die zo klein kan zijn als de ruimte tussen twee vellen bouwpapier, laat regenwater afvoeren tussen het afvoervlak en de buitenbekleding., Het knipperen verzamelt het drainerende water en stuurt het naar buiten door de scheuropeningen naar de buitenkant. De kleine hoeveelheid regenwater die niet naar buiten afvoert, droogt door diffusie, capillariteit en luchtstroom naar buiten of naar binnen zoals bij de opslagbenadering.

de perfecte barrièrebenadering gaat ervan uit dat een enkele laag Alle regenpenetratie zal beheersen. Als deze laag de buitenste laag is, wordt de aanpak vaak aangeduid als ” face-sealed.”Als het blok in het geheel is geplaatst, wordt het de “verborgen barrière” genoemd.,”

traditioneel stucwerk

traditionele stucbekledingen hebben met succes gebruik gemaakt van de waterbeheerbenaderingen, zowel opslag als afvoer. Traditioneel stucwerk aan de buitenkant met een op Portlandcement gebaseerd stucwerk is een klassiek en succesvol voorbeeld van een opslagbenadering van regenbeheersing. Een dampdoorlatende verf wordt vaak gebruikt over de stucweergave om de absorptie van regenwater te verminderen terwijl het nog steeds mogelijk is om naar buiten te drogen. Interieur afwerkingen zijn meestal dampdoorlatend en weggehouden van het interieur metselwerk oppervlak om het drogen aan het interieur te bevorderen., Het regenwater dat via het stucvlak binnenkomt, wordt onschadelijk opgeslagen in de metselwerkmuur totdat het zowel naar binnen als naar buiten kan drogen.

traditioneel stucwerk volgens de uitlekbenadering (Figuur 5) is gebruikelijk voor houten frames of stalen stud wanden die zijn omhuld met multiplex of gipsplaat. Twee lagen van de bouw papier en metalen draaibank zijn geïnstalleerd Grind mode over de buitenkant omhulsel. Een portland cement gebaseerde stucwerk wordt dan gesmolten over de metalen lat en bouwpapier. De bouwpapieren absorberen water, zwellen op en rimpelen., Na het aanbrengen drogen de bouwpapieren, krimpen ze en ontbindt het stucwerk zich van de bouwpapieren waardoor er een drainageruimte ontstaat. De drainage ruimte is aangesloten op dekvloeren huilen of knipperingen om het systeem te voltooien. Het water dat via het stucvlak binnenkomt, wordt door het drainagevlak en de huifbalken of het knipperende systeem weer naar buiten afgevoerd.

traditionele stucsystemen herkennen de voor de hand liggende stucscheuren. Bovendien, omdat traditionele stucwerk scheuren, traditionele stucwerk systemen lekken. Omdat traditionele stucsystemen lekken, moet het lekkende regenwater worden aangepakt., Dit wordt gedaan door assemblages te construeren uit waterbestendige materialen zoals metselwerk en te vertrouwen op een hoog droogpotentieel of door waterbeheer te gebruiken – drainagevlakken, drainageruimten en knipperende systemen.

Figuur 5: traditioneel gedraineerd stucwerk

veel andere traditionele bekledingssystemen herkennen ook het duidelijke lek van bekledingssystemen., Baksteenlekken, houten gevellekken, vinyl gevellekken, steenlekken, granietlekken,stuclekken, hardboard gevellekken, prefab betonlekken, vliesgevels lekken-alles lekt. Omdat alles lekt, worden assemblages gemaakt van waterbestendige materialen of worden ze afgevoerd. Dit is een fundamentele regel van ontwerp en constructie.

lage gebouwen met lage blootstelling (overhangen, eenvoudige vormen) gebouwd in klimaten met weinig regen (bv. minder dan 20″ per jaar), en veel droogcapaciteit (droge lucht en zon) zijn lange tijd gebouwd met weinig aandacht voor regenbeheersing., Bijna alles kan worden gebouwd met behulp van elk type materiaal. In deze situaties worden muren niet erg nat en drogen ze snel uit. De mate van bevochtiging is laag, terwijl de mate van drogen is hoog – accumulatie zelden optreedt en zelfs vochtgevoelige materialen kunnen worden gebruikt in een opslag benadering, en muren met mislukte perfecte barrières zelden vertonen problemen.

traditionele constructie herkent iets anders dat ook voor de hand ligt – het is niet mogelijk om te vertrouwen op perfect vakmanschap en perfecte materialen. Mensen zijn onvolmaakt en materialen zijn onvolmaakt., Er zijn beperkingen aan wat kan worden verwacht van individuen in het veld en er is variatie in de kwaliteit van de materialen – van afdichtingsmiddelen aan de kwaliteit van hout, van de dichtheid van schuim omhulsel aan de permeabiliteit van verf.

gesealde EIF ‘ s en Afdichtingsvoegen

vertrouwen op perfect vakmanschap en perfecte materialen om regen buiten te houden, op een locatie waar het regent, is een fundamenteel gebrek in logica. Het is in strijd met de historische ervaring en in strijd met de menselijke natuur., Daarom zijn EIF ‘ s inherent defect en ongeschikt voor gebruik als buitenbekledingssystemen waar vochtgevoelige componenten worden gebruikt zonder voorzieningen voor drainage of op plaatsen zonder voldoende droging. Voldoende droging vindt plaats op locaties met een hoog droogpotentieel – locaties waar het in wezen niet veel regent.,

regenwaterpenetratie vindt voornamelijk plaats bij voegen en doorgangen: tussen de EIFS-lamina en ramen, door balkonelementen, door balustrades, door Ramen, door schuifdeuren, door bedrijfsdoorgangen, door raakvlakken met andere bekledingen, en door het daksysteem, met name op het raakvlak met de borstwering. Water kan zelfs binnendringen door grote scheuren in het lamina zelf. Dat er regenwater binnenkomt hoeft geen verrassing te zijn, omdat het voor alle praktische doeleinden onmogelijk is om overal in de bekleding op betrouwbare wijze het binnendringen van regenwater langs de pijler te voorkomen.,

Face-sealed perfect barrier EIFS-systemen zijn fundamenteel gebrekkig omdat ze afhankelijk zijn van perfect afdichtmateriaal dat perfect is geïnstalleerd tot perfect geprepareerde substraten. Het kan mogelijk zijn om Kit perfect in één verbinding te installeren – als de oppervlakken schoon, droog en stofvrij zijn en de juiste kit, steunstang en spleet aanwezig zijn. Laten we ook uitgaan van goed weer, niet te koud, niet te warm, niet regent en de installateur is goed opgeleid en gemotiveerd door kwaliteit niet snelheid. Maar hoe zit het met het installeren van kit perfect in 10 gewrichten?,

is het mogelijk voor een technicus om Kit perfect te installeren in 10 gewrichten op een Rij? Laten we aannemen dat perfect voorbereide gewrichten: gewrichten die goed zijn” backwrapped”, met de juiste kloof. Het is waarschijnlijk mogelijk-een gewetensvolle, goed opgeleide, onder toezicht staande technicus zou 10 perfecte gewrichten op een Rij kunnen doen.

wat dacht je van 100 gewrichten? Terugroepen, dat de gewrichten perfect moeten worden voorbereid en dat deze voorbereiding is afhankelijk van andere beroepen en technici: de raaminstallatie aannemer en de SCHUIM en lamina applicatie technicus., Ik denk dat de meeste rationele mensen een probleem zouden hebben met 100 perfecte gewrichten. Maar de eis voor 100 perfecte gewrichten is niets-een druppel in de emmer voor wat nodig is. Wat dacht je van 1000 perfecte joints? Of 10.000 perfecte joints? Nu worden we een beetje schandalig. Toch is dit wat nodig is voor EIF ‘ s gebouwd met vochtgevoelige componenten zonder voorziening voor drainage of adequate droging.

maar wat de gewrichten betreft, we zijn nog maar net begonnen. Hoe selecteert u het afdichtmiddel?, Nou, het materiaal moet zich houden aan de lamina, moet bestand zijn tegen ultraviolet licht; de base coat binding sterkte aan de stijve isolatie (EPS) moet groter zijn dan de kit binding; en het materiaal moet ook betaalbaar zijn. Bestaat zo ‘ n kit? Sommige komen dicht bij deze eisen, maar ze worden niet vaak gebruikt. Trouwens, alle ramen lekken. Dus zelfs als men bereikt het onmogelijke, water zal binnendringen achter de perfecte kit bij penetraties, en dus gevangen in de assemblage.

hoe lang moet deze combinatie duren?, Hoe weet je wanneer het afdichtmiddel in de verbinding moet worden vervangen of hoe weet je wanneer de verbinding moet worden gerehabiliteerd? Hoe vervang je afdichtmiddel in gewrichten? Hoe bereid je de oppervlakken voor op nieuwe kit? Als u probeert de oppervlakken schoon te slijpen, loopt u het risico de versterking te beschadigen. U denkt dat het installeren van de kit perfect de eerste keer was moeilijk-hoe zit het na het gebouw is verouderd een decennium? Wat nu? Wat inderdaad.,

Het is het nieuwe millennium en de argumenten rond deze vragen blijven woeden – er bestaat geen consensus binnen de EIFS – industrie-er bestaat zeker geen consensus onder adviseurs die zich bezighouden met de renovatie van gebouwen met EIFS-bekleding.

elk systeem dat vertrouwt op perfecte verbindingen, perfect afgedicht, met perfecte ramen is fundamenteel, inherent defect. Het systeem, als het is gebouwd met vochtgevoelige materialen in een klimaat waar het regent en heeft een hoge luchtvochtigheid, is bestemd voor problemen.,

barsten

traditionele stucscheuren als gevolg van droogkrimp of hygrische spanningen, verbrossing als gevolg van veroudering en beweging van het gebouw. EIFS laminas doen hetzelfde om in wezen dezelfde redenen. Het is niet mogelijk om te voorkomen dat traditioneel stucwerk barst. Hetzelfde geldt voor EIFS laminas. In beide gevallen wordt de grootte van de scheuren gecontroleerd op beheersbaar niveau.

indien droogkrimp of hygrische en thermische belasting bij EIFS laminas geen probleem waren, zou het versterken van gaas niet nodig zijn., De functie van gaasversterking is om de hygrische spanningen over de lamina te verdelen in plaats van stressverlichting toe te staan op een enkele locatie, zoals een grote scheur. In de meest fundamentele zin is een scheur stressverlichting. Wanneer het barsten begint te optreden, is een extra functie van de meshversterking om micro-kraken te bevorderen – veel kleine scheuren in plaats van minder grotere scheuren, en om de verspreiding van scheuren te beperken – korte scheuren in plaats van lange., Meer mesh versterkende zorgt voor een effectievere verdeling van hygrische spanningen, bevordert effectief micro-kraken en beperkt de verspreiding van scheuren.

helaas leidt het gebruik van glasvezelgaas in een alkalische omgeving tot verslechtering van het glasvezelgaas. Om dit te compenseren wordt het gaas bekleed met plastic en wordt het alkalische milieu chemisch gebufferd. Echter, langdurige blootstelling van de lamina aan vocht uiteindelijk leidt tot een verlies van kracht van de glasvezel gaas. Dit verslechteringsmechanisme kan alleen worden vertraagd, niet gestopt of voorkomen., Er is geen bekende oplossing voor dit probleem. Om dit probleem verder te compenseren, wordt meer meshversterking en dikkere meshversterking gebruikt. De logica is: als het zwakker wordt, Maak het dan in eerste instantie sterker dan je nodig hebt, zodat het later nog steeds sterk genoeg zal zijn. De fout in deze logica is de definitie van “later.”Betekent dat later 1 jaar, 3 jaar, 5 jaar, 10 jaar, 25 jaar of 50 jaar? “Later” hangt ook af van blootstelling. Tien jaar in Las Vegas is heel anders dan tien jaar in Columbia, SC.,

helaas leidt meer meshversterking tot een dikkere lamina, waardoor de elasticiteit van het systeem afneemt. Om dit probleem te compenseren, wordt de elasticiteit van het systeem verhoogd door het acrylgehalte te verhogen. Naarmate het acrylgehalte echter wordt verhoogd, neemt de permeabiliteit van de lamina af, terwijl de gevoeligheid van de lamina voor ultraviolet licht (zonnestraling) wordt verhoogd. Een afname van de permeabiliteit leidt natuurlijk tot een afname van het drogen aan de buitenkant.,

de blootstelling aan ultraviolet licht leidt tot verbrossing en een afname van de elasticiteit van het systeem. Het acrylgehalte interfereert ook met hydratatie en maakt het lamina gevoeliger voor carbonatie – een reactie met atmosferische kooldioxide-die leidt tot bros worden en een afname van de elasticiteit.

kortom, naarmate het systeem veroudert, wordt de lamina brozer en onderhevig aan scheuren. Sommige EIFS laminas kraken eerder dan andere, maar uiteindelijk kraken ze allemaal. De scheuren zijn te wijten aan hygrische en thermische spanningen, Bros maken als gevolg van veroudering, en het bouwen van beweging., De scheuren in EIFS laminas worden vaak in eerste instantie gevonden bij onthullingen en bij raamopeningen. De hygrische spanningen en bewegingen van het gebouw concentreren zich meestal op plaatsen waar er een verandering in dikte, een verandering in richting of bij een beëindiging, zoals een opening.

bewegingen

rekening houden met hygrische stress en verbrossing als gevolg van veroudering is één ding., Bouwen beweging is een heel andere-en meer ernstige zaak. Alle gebouwen bewegen. Hoge en grote gebouwen bewegen meer dan korte en kleine gebouwen. Aangezien alle gebouwen bewegen, zijn controle gewrichten noodzakelijk. Als de controle gewrichten niet zijn voorzien, het gebouw biedt zijn eigen in de vorm van scheuren.

het framen van hout krimpt in de richting van de kruiskorrel tijdens het drogen van het oorspronkelijke bouwvocht, en blijft uitzetten en krimpen als reactie op veranderingen in de lokale relatieve vochtigheid., Cross-grain is vaak geconcentreerd op velg balken, boven-en onderplaten, en rond zware framing bij openingen. Als de EIF ‘ s aan een met hout omlijst gebouw worden gehouden, moeten deze bewegingen worden verwacht en in aanmerking worden genomen. Typische krimp is in de Orde van 1/2 “tot 3/4” per verdieping in de buurt van de velg Balk.

De meeste beweging bij lange-overspanning balken., Veel ingenieurs ontwerpen balken die afbuiging van 1/360th van spanwijdte toestaan: dat is een 30 ft Spanstaal bundel moet worden verwacht om zo veel als 1 ” te buigen op midspan.

Hoge betonconstructies zijn onderhevig aan verkorting van het frame als gevolg van het mechanisme van betonkruip, een fundamenteel kenmerk van beton dat over een langere periode belast wordt. Het gewicht van een hoog betonnen gebouw zorgt ervoor dat de kolommen inkorten door opzwellen. Om hiermee rekening te houden, worden regelvoegen meestal via het bekledingssysteem op elke verdieping geleverd.,

samenvatting

EIFS kan een aantrekkelijke lichtgewicht en energiebesparende bekleding voor een gebouw bieden. De ervaring heeft echter duidelijk aangetoond dat regenwater moet worden beheerd en perfecte barrièrebenaderingen (afhankelijk van blootgestelde afdichtingsmiddelen) kunnen geen aanvaardbare regenbeheersing of duurzaamheid bieden. Om het drogen van incidentele vocht mogelijk te maken, moeten dergelijke assemblages ook geen interne dampbarrières of ondoordringbare interieurafwerkingen bevatten., Een belangrijke uitzondering op deze laatste eis is wanneer het drainagevlak ook een dampdoorlatend luchtbarrièremembraan is en de interieurframeholtes niet zijn geïsoleerd (Figuur 6).

Figuur 6: Afvoerbare EIFS-assemblage met membraan